發(fā)布時間:2023-01-04
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聚丙烯阻燃劑種類很多,按其化學組成可分為兩大類:有機阻燃劑和無機阻燃劑;按使用方法可分為反應型和添加型。代表性的阻燃劑有溴、磷-氮、磷、氫氧化鋁、氫氧化鎂等。
1、溴系阻燃劑
由于C-BR鍵的鍵能較低,大部分溴系阻燃劑會在200-300℃分解,這正好是聚丙烯的分解溫度范圍。因此,當聚丙烯受熱分解時,溴系阻燃劑也開始分解,并能捕獲聚丙烯降解反應產(chǎn)生的自由基,從而延緩或終止燃燒的鏈式反應。溴系阻燃劑分解的同時會釋放出HBr,是一種難熔氣體。這種氣體密度大,能覆蓋材料表面,把可燃氣體阻隔在表面,抑制材料燃燒。這類阻燃劑還可以與其他化合物(如三氧化二銻)復配,通過協(xié)同效應,阻燃效果明顯提高。溴系阻燃劑在聚丙烯的阻燃應用中發(fā)揮著重要作用。主要產(chǎn)品有十溴二苯醚、四溴雙酚a、四溴二季戊四醇、溴化聚苯乙烯、五溴甲苯和六溴環(huán)十二烷。溴系阻燃劑的主要缺點是降低了阻燃基材的紫外線穩(wěn)定性,燃燒時產(chǎn)生較多的煙霧、腐蝕性氣體和有毒氣體,限制了其應用。
2、磷-氮阻燃劑
磷-氮阻燃劑也叫膨脹型阻燃劑。含有這類阻燃劑的聚合物加熱時,可在表面形成均勻的碳泡沫層,起到隔熱、隔氧、抑煙的作用,防止液滴現(xiàn)象,因此具有良好的阻燃性能。膨脹型阻燃體系一般由酸源(脫水劑)、碳源(成炭劑)、氣源(氮源和發(fā)泡源)三部分組成。膨脹型阻燃劑主要通過形成多孔泡沫碳層在凝聚相中起阻燃作用。磷-氮阻燃劑具有無鹵、低煙、低毒的優(yōu)點。
3、磷系阻燃劑
磷系阻燃劑之所以能起到阻燃作用,主要是因為它能促進聚合物初始分解過程中的脫水和碳化。這個脫水和碳化步驟必須依賴于聚合物本身的含氧基團。對于自身結構中含有含氧基團的聚合物,其阻燃效果會更好。就聚丙烯而言,由于其分子結構中沒有含氧基團,單獨使用磷系阻燃劑阻燃效果并不好,但如果與氫氧化鋁、氫氧化鎂復合,可以產(chǎn)生協(xié)同效應,從而獲得良好的阻燃效果。
4、氫氧化鋁
氫氧化鋁在200-300℃分解,吸熱量為1 967.8 J/g,是一種具有阻燃、抑煙、填充三種功能的阻燃劑。它具有無毒、無腐蝕、穩(wěn)定性好、不揮發(fā)、高溫下無有毒氣體、價格低廉、來源廣泛等優(yōu)點。但作為阻燃劑也有一些缺點,如填充量大、力學性能下降、填充后加工性能差。氫氧化鋁開始分解的溫度處于聚丙烯由凝聚相向液相轉(zhuǎn)變的過程中,因此可以抑制聚丙烯材料的早期升溫。當氫氧化鋁的質(zhì)量分數(shù)為40%時,可以明顯減緩材料的熱分解速率,具有阻燃和降煙的效果。
5、氫氧化鎂
氫氧化鎂在340-490℃分解,吸熱782.9 J/g,熱穩(wěn)定性好,阻燃消煙效果好,特別適合加工高溫聚丙烯材料。氫氧化鎂用于聚丙烯時(添加量大于50%),阻燃效果好,優(yōu)于氫氧化鋁。在相同的填充量下,不同配比的氫氧化鋁和氫氧化鎂的阻燃效果無明顯差異,但兩者結合使用要優(yōu)于單獨使用,因為雖然都是脫水反應,但分解溫度和吸熱有差異。氫氧化鎂需要在較高的溫度下脫水,同時具有碳化作用。而氫氧化鎂的吸熱比較小,因為它抑制材料溫升的效果不如氫氧化鋁。氫氧化鎂和氫氧化鋁的組合可以相輔相成,其阻燃性能優(yōu)于單獨使用。